Einführung in die Reaktionstheorie: Verlauf, Aufklärung und Steuerung chemischer Reaktionen

1. Chemische Bindung.- 1.1. Chemische Bindung und Reaktionstheorie.- 1.2. Molekülorbital-Beschreibung chemischer Bindungen.- 1.2.1. Prinzipielles zu den MO-Verfahren.- 1.2.2. Atomorbitale.- 1.2.3. Chemische Bindung in einfachen Molekülen.- 1.2.4. Lokalisierte und delokalisierte Bindungen.- 1.2.5. Konjugierte Kohlenwesserstoffe im Rahmen des HMO-Verfahrens.- 1.2.6. Bindungsverhältnisse in Komplexverbindungen.- 1.3. Quantenchemische Ansätze zur Beschreibung der Reaktivität.- 1.3.1. Quantenchemische Reaktivitätsindices.- 1.3.2. Wechselwirkung zwischen zwei Reaktionszentren.- Literatur zum Abschnitt 1.- 2. Das chemische Gleichgewicht.- 2.1. Aussagen aus der Bruttoreaktionsgleichung.- 2.2. Das Massenwirkungsgesetz.- 2.2.1. Die Gleichgewichtskonstante.- 2.2.2. Einstellung des Gleichgewichts.- 2.2.3. Beeinflussung des Gleichgewichts.- 2.3. Änderungen der thermodynamischen Zustandsfunktionen bei chemischen Reaktionen.- 2.3.1. Triebkraft chemischer Reaktionen.- 2.3.2. Einiges über Reaktionsgrößen.- 2.3.3. Gibbs-Helmholtz-Gleichung.- 2.3.4. Reaktionsenthalpie.- 2.3.5. Reaktionsentropie.- 2.3.6. Gleichgewichtszellspannung.- 2.4. Ein Blick auf die statstische Thermodynamik.- Literatur zum Abschnitt 2.- 3. Reaktionskinetik.- 3.1. Das Verhältnis von Thermodynamik und Reaktionskinetik.- 3.2. Die erste Aufgabe der Reaktionskinetik — Aufstellung des Zeitgesetzes.- 3.2.1. Einfache Zeitgesetze.- 3.2.2. Komplexe Zeitgesetze.- 3.3. Die zweite Aufgabe der Reaktionskinetik — Aussagen über den Reaktionsmechanismus.- 3.3.1. Monomolekulare irreversible Reaktionen.- 3.3.2. Bimolekulare irreversible Reaktionen.- 3.3.3. Reversible Reaktionen.- 3.3.4. Folgereaktionen mit irreversiblen Schritten.- 3.3.5. Folgereaktionen mit reversiblen Schritten.- 3.3.6. Kettenreaktionen.- 3.3.7. Parallelreaktionen.- 3.3.8. Aufklärung von Reaktionsmechanismen mit Hilfe der Kinetik.- 3.4. Die dritte Aufgabe der Reaktionskinetik — Folgerungen für die Reaktionssteuerung.- Literatur zum Abschnitt 3.- 4. Die Theorie des aktivierten Komplexes.- 4.1. Historische Stellung.- 4.2. Potentialhyperfläche und Reaktionskoordinate.- 4.3. Eyring-Gleichung.- 4.4. Makroskopische Interpretation der Theorie des aktivierten Komplexes.- 4.5. Vergleich der Eyringschen und der Arrheniusschen Parameter.- 4.6. Informationen aus den Aktivierungsparametern.- 4.7. Energieprofil-Diagramme.- Literatur zum Abschnitt 4.- 5. Chemische Elementarprozesse.- 5.1. Elementarreaktionen und Elementarprozesse.- 5.2. Klassifikation von Elementarprozessen nach Strukturänderungen.- 5.3. Assoziative Prozesse.- 5.3.1. Radikalische assoziative Prozesse (AR).- 5.3.2. Polare assoziative Prozesse (AP).- 5.3.3. Konzertierte Assoziationen unter Bildung mehrerer Bindungen (AA).- 5.3.4. Kristallwachstumsprozesse.- 5.4. Dissoziative Prozesse.- 5.4.1. Radikalische dissoziative Prozesse (DR).- 5.4.2. Polare dissoziative Prozesse (DP).- 5.4.3. Konzertierte Fragmentierungen (DD).- 5.4.4. Kristallabbauprozesse.- 5.5. Konzertierte Substitutionen.- 5.5.1. Radikalische Substitutionen (ADR).- 5.5.2. Nucleophile Substitutionen (ADN).- 5.5.3. Elektrophile Substitutionen (ADE).- 5.5.4. Intramolekulare Konstitutionsisomerisierungen.- 5.6. Stereoisomerisierungen.- 5.7. Elektronenübertragungen ($$\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\rightarrow}$}}{e} $$).- 5.8. Elementarprozesse mit elektronischer Anregung.- Literatur zum Abschnitt 5.- 6. Ausgewählte Methoden zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen.- 6.1. Zielstellung und Probleme.- 6.2. Kinetische Methoden — Aussagefähigkeit und Grenzen.- 6.3. Nichtkinetische Methoden.- 6.3.1. Vollständige Produktanalyse.- 6.3.2. Isotopenmarkierung.- 6.4. Chemische Methoden zum indirekten Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- 6.4.1. Kreuzungsexperimente.- 6.4.2. Folgerungen aus der Art der Katalyse.- 6.4.3. Folgerungen aus der Stereochemie der Reaktion.- 6.4.4. Folgerungen aus dem Aggregatzustand.- 6.5. Abfangen von Zwischenstufen.- 6.5.1. Abfangen von Radikalen.- 6.5.2. Abfangen von Ionen.- 6.5.3. Abfangen von neutralen Spezies.- 6.6. Physikalische Methoden zum direkten Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- 6.7. Spektroskopische Methoden zum Nachweis reaktiver Zwischenstufen.- Literatur zum Abschnitt 6.- 7. Struktur, Reaktivität und Selektivität.- 7.1. Dissoziative Reaktionen.- 7.2. Assoziative Reaktionen.- 7.3. Konzertierte Reaktionen.- 7.3.1. Pericyclische Reaktionen.- 7.3.2. Substitutions- bzw. Ligandenaustauschreaktionen.- 7.4. Umlagerungen von Molekülen und in Feststoffen.- 7.5. Reaktionen mit Ladungsänderung.- 7.6. Quantifizierung von Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen.- 7.6.1. LFE-Beziehungen.- 7.6.2. Theoretische Ableitung von Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen.- Literatur zum Abschnitt 7.- 8. Einfluß äußerer Faktoren auf Ablauf und Ergebnis chemischer Reaktionen.- 8.1. Einfluß der Konzentration.- 8.2. Einfluß der Temperatur.- 8.3. Einfluß des Druckes.- 8.4. Einfluß des Lösungsmittels.- 8.4.1. Einteilung von Lösungsmitteln.- 8.4.2. Einfluß des Lösungsmittels auf die Lage chemischer Gleichgewichte.- 8.4.3. Einfluß des Lösungsmittels auf die Reaktionsgeschwindigkeit.- 8.5. Einfluß von Katalysatoren.- 8.5.1. Säure-Base-Katalyse.- 8.5.2. Katalyse durch Metallkomplexe.- Literatur zum Abschnitt 8.- 9. Reaktionen unter nichttrivialen Bedingungen.- 9.1. Thermische Aktivierung von heterogenen Reaktionen.- 9.1.1. Besonderheiten der Kinetik von heterogenen Reaktionen.- 9.1.2. Nichtkinetische Methoden zum Nachweis reaktiver Zwischenstufen bei heterogenen Reaktionen.- 9.1.3. Physikalische Methoden zur Phasendiagnose in Feststoffen.- 9.1.4. Heterogene Katalyse.- 9.1.5. Reaktionen in Salzschmelzen.- 9.2. Photo- und strahlenchemische Aktivierung.- 9.2.1. Kinetik photochemischer Reaktionen.- 9.2.2. Besonderheiten und Klassifizierung photo- und strahlungsangeregter Reaktionen.- 9.3. Elektrochemische Aktivierung.- 9.4. Enzymatische Aktivierung.- Literatur zum Abschnitt 9.- 10. Möglichkeiten zur Reaktionssteuerung.- 10.1. Alternative Produktbildung bei Reaktionen ambidenter Verbindungen.- 10.1.1. Ambidente Kationen.- 10.1.2. Ambidente Anionen.- 10.2. Komplexkatalytische Reaktionssteuerung.- 10.2.1. Zentralatomabhängige Steuerungseffekte.- 10.2.2. Ligandabhängige Steuerungseffekte.- 10.3. Reaktionssteuerung bei Polymerisationen.- 10.3.1. Anionische Polymerisation.- 10.3.2. Kationische Polymerisation.- 10.3.3. Komplex-koordinative Polymerisation.- 10.4. Struktur-Wirkungs-Beziehungen zur optimalen Synthese von Pharmaka.- 10.4.1. Beziehungen zwischen Struktur und biologischer Aktivität.- 10.4.2. Semiempirische Quantifizierung durch 1ineare Mehrfachregression.- 10.5. Reaktionssteuerung bei der Glasbildung.- Literatur zum Abschnitt 10.- Sachwörterverzeichnis.